1、1电子负载原理直流电子负载是控制功率 MOSFET 的导通深度，靠功率管的耗散功率（发热）消耗电能的设备，它的基本工作方式有恒压、恒流、恒阻、恒功率这几种。下文讲述直流电子负载恒流模式原理。在恒流模式下，不管输入电压是否改变，电子负载消耗一个恒定的电流。1、功率 MOS 管的工作状态电子负载是利用 MOS 的线性区，当作可变电阻来用的，把电消耗掉。MOS 管在恒流区（放大状态）内，Vgs 一定时 Id 不随 Vds 的变化而变化，可实现 MOS 管输出回路电流恒定。只要改变 Vgs 的值，即可在改变输出回路中恒定的电流的大小。22、用运放控制 Vgs采样电阻 Rs、运放构成一比较放大电路，MO
2、S 管输出回路的电流经 RS转换成电压后，反馈到运放反向端实现控制 vgs，从而 MOS 管输出回路的电流。当给定一个电压 VREF 时，如果 Rs 上的电压小于 VREF，也就是 运放的-IN 小于 +IN，运放加大输出，使 MOS 导通程度加深，使 MOS 管输出回路电流加大。如果 Rs 上的电压大于 VREF 时，-IN 大于 +IN，运放减小输出，也就 MOS 管输出回路电流，这样电路最终维持在恒定的给值上，也就实现了恒流工作。3下面推导 Id 的表达式：Un=Is*RsUp=Un=UrefUref=Is*RsIs=Id-Ig对于 MOS 管，其输入电阻很大，Ig 近似为 0，则：Id
3、=Is=Uref/Rs由此可知只要 Uref 不变，Id 也不变，即可实现恒流输出。如果改变 UREF 就可改变恒流值，UREF 可用电位器调节输入或用 DAC芯片由 MCU 控制输入，采用电位器可手动调节输出电流。若采用 DAC 输入即可实现数控恒流电子负载。3、实用的运放恒流电子负载基本原理：MOS 和电阻 Rs 组成负反馈电路，MOS 管工作在恒流区，运放同相端调节设定恒流值，MOS 管的电流在电阻 Rs 上产生压降，反馈到运放反向端实现控制输出电流。R1、U2 构成一 2.5V 基准电压源，R2、Rp 对这 2.5V 电压分压得到一参考电压送入运放同相端，MOS 管输出回路的电流 Is
4、 经 Rs 转换成电压后，反馈到运放反向端实现控制 vgs，从而控制 MOS 管输出回路的电流 Is 的稳定。电容 C1 主要作用有 2 个，一方面是消杂波，另一方面也是对运放输出的梯波进行补偿，使得电压变化速度减缓，尽量减少 mosfet 的 G 极电压高频变化引发振荡的可能。下面给出各种参数的表达式：4Uref=2.5*（Rp/(R2+Rp)）其中 Rp为 Rp 抽头对地的电阻Is=Uref/RS=2.5*（Rp/(R2+Rp) ）/Rs当 Rp 抽头在最上端时，Uref、Is 有最大值Urefmax=2.5*（Rp/(R2+Rp)）Ismax=Urefmax/RS=2.5*（Rp/(R2
5、+Rp)）/Rs如果已知最大电流 Is 可用Rs=Urefmax/RS=2.5*（Rp/(R2+Rp) ）/Ismax按图中元件参数计算，可以得到Urefmax=2.5*（4.7/(27+4.7) ）=0.37vIsmax=Urefmax/RS=2.5*( Rp/(R2+Rp)）/Rs = 2.5*（ 4.7/(27+4.7)）/0.1=3.7A即图中电路最大恒流值约为 3.7A。4、多 MOS 管并联电子负载是靠功率管的耗散功率（发热）消耗电能的，流经 MOS 管电流过大会导致耗散功率过大，容易烧坏 MOS 管。为此可以采用多管并联的方式来均分电流。由于元件具有离散性和差异性，流经每个 MO
6、S 管的电流实际并不一致，可以在电路中加入均流电阻，图中 R4、R5、R6、R7 为均流电阻。注意，在这种电路中，按上文式子计算出来 Rs 是总电阻，Id 是总电流。其实上图是有缺陷的：一是不能很好解决每个 MOS 电流的不一致的问题，二是运放的输出能力有限，不能驱动多个 MOS 管。每个 MOS 管独立用一套运放驱动即可解决。5在这一电路中，按上文式子计算出来 Rs 是总电阻，Id 是总电流。附一：恒压模式原理在恒压模式下，电子负载将消耗足够的电流来使输入电压维持在设定的电压上。6电压工作模式的情况与电流模式相同,只不过检测的变量是输出电压, 这一输出电压是经过电阻 R1、R2 分压得到的。
7、检测出的电压（R14 两端）被反馈到运放的同相输入端, MOS 管再次工作在线性区。如图所示，Vref 为参考电压值，Uf 为功率控制电路的反馈电压值。当 UfVref 时，运放加大输出，MOS 管导通程度加深，使得 MOS 管输出回路上的电压下降；当 UfVref 时，运放减小输出，MOS 管导通程度减小，使得 MOS 管输出回路上的电压升高，最终维持在一恒定的值。通过改变 Vref 的值，可以使电压改变，并恒定。恒压值 U=Vref *(R1+R2)/R2) 由 Vref=Ur2=U *(R2/(R1+R2) 可以推导出。附二：恒阻模式原理在定电阻模式下，电子负载被等效为一个恒定的电阻，电
8、子负载会随着输入电压的改变来线性改变电流。7如图所示，U in为外加信号，调节滑动变阻器 R17 设定阈值电压，当 Uin 改变时，负载 R50 上的电流也会随之线性变化；因为 U + = U-U+=Uin*R17 下 /（R 16+R17）U-=Iin*R50所以 U in /Iin = R50 *（R 16+R17）/ R 17 下可以看到输入电压与输入电流呈现线性变化，并可通过滑动变阻器 R17 手动设置电阻值。例如，U in =3sin10t, R17 下 =20K,则 Iin=3sin10t；Uin =3sin10t, R17 下 =10K,则 Iin=6sin10t；固定滑动变阻器 R17 后，对应某一时刻而言，电压的变化，引起了电流的变化，且其比值固定不变。
